Водонепроницаемость — важная характеристика материала, которая указывает на способность отталкивать жидкость, не впитывать и не пропускать её через себя воду. В подобных материалах повышенный спрос в биомедицине, промышленности, энергетике, транспорте. Например, супергидрофобные поверхности могут предотвратить коррозию у трубопроводов, поверхности морских судов и подводных датчиков, рост бактерий и прилипание морских организмов. Однако создание супергидрофобных поверхностей, которые могут сохранять свою водонепроницаемость под водой в течение продолжительного времени, на сегодня проблемно. Большинство существующих материалов теряют эффективность под давлением или при контакте с другими жидкостями.

Ответ учёные снова нашли в природе, наблюдая за пауками Argyroneta aquatica, живущими в воде. Чтобы плавать, они захватывают воздух с помощью супергидрофобных волосков, расположенных по телу в своеобразный «водолазный колокол». То есть, благодаря особому строению волосков между насекомым и водой создается воздушный барьер. Тот же самый принцип используют и огненные муравьи, которые сохраняя воздух между своими гидрофобными телами, образуют «плот» из собственных тел во время наводнений и затопления местности. Специалисты решили действовать по подсказке природы.

Команда Гарвардского университета совместно с европейскими коллегами создала гидрофобный металлический материал со стабильным пластроном. Пластрон — слой воздуха, удерживаемый несмачиваемыми волосками вокруг тела водных обитателей; через него кислород поступает из окружающей воды, обеспечивая воздушное дыхание. Именно его и пытались воссоздать биоинженеры. На практике разработать шероховатую поверхность, подобную той, что у Argyroneta aquatica, оказалось супер сложной задачей; решение искали десятилетия. Всё дело в том, что воспроизведение пластрона делает поверхность механически более слабой и восприимчивой к небольшим изменениям температуры и давления.

В этот раз удача улыбнулась учёным. Им удалось создать схожую аэрофильную поверхность из титанового сплава, притягивающего и выделяющего пузырьки воздуха или газа, с наноразмерной шероховатостью, полученной при помощи электрохимического окисления. В ходе опытов были определены все необходимые параметры, включая информацию о шероховатости поверхности, гидрофобности поверхностных молекул, покрытии пластрона и местах контакта. Изготовленный материал из титанового сплава с долговечным пластроном сохранялся сухим под водой месяцами. Открытие невероятно ценно для реального применения.

Исследование опубликовано в Nature Materials, сообщает Lenta.ru.